电工电子实习指导书

电工电子实习指导书

哈尔滨理工大学

电工电子教学与实训中心

电工实习部分

实习基地规则:

1.进入实习基地后按指定的实验台就位,未经许可，不得擅自挪换仪器设备。

２.要爱护仪器设备及其它公物，凡违反操作规程，不听从教师指导而损坏者,按规定赔偿。

3.未经指导教师许可,不得做规定以外的实验项目。

4.要保持实习室的整洁和安静，不准大声喧哗,不准随地吐痰，不准乱丢纸屑及杂物。

５. 必须严格按设备操作书的要求去使用设备,注意人身及设备安全，不要盲目操作。

一、目的：

１.掌握常用低压电气器件的规格、型号、主要性能、选用、检测和使用方法;

２．掌握一般照明灯具的控制电路的安装;

3.掌握电气图的读图的方法，熟悉电气图形符号，一般的电路设计方法;

4． 掌握单相异步电动机控制电路的基本控制环节和基本方法,可以完成特定设计要求的控制电路。

二、题目：

1. 荧光灯的控制电路的安装；

2. 单相异步电动机的点动控制和直接起停控制的设计；

一、荧光灯具控制电路的安装

一、电工实习题目：

荧光灯的控制电路的安装

二、电工实习目的：

1．荧光灯是我们日常生活中常见的一种光源,它具有发光效率高、光线柔和、使用手寿命长灯特点，常作为大范围照明。了解荧光灯的控制电路的工作原理及附件（如镇流器、启辉器等)的作用;

2．掌握一般荧光灯灯具的控制电路的安装

三、电工实习要求：

1．根据相关的教材内容,预习荧光灯的控制电路的工作原理。

2.理解安装荧光灯灯具的步骤。

四、电工实习内容:

荧光灯（也称日光灯）的工作原理：日光灯的整体电路如图所示。其工作原理是:当开关接通的时候,电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失,管内温度降低；双

金属片自动复位,两极断开。在两极断开的瞬间,电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下,以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热,热量使水银产生蒸气,随之水银蒸气也被电离,并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。

日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势,自感电动势阻碍线圈中的电流变化,这时镇流器起降压限流的作用,使电流稳定在灯管的额定电流范围内,灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压,所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。

日光灯电路的构成:主要由日光灯管、镇流器、启辉器等部分组成。

灯管：是日光灯电路的发光主体,灯管的两端有灯丝，管内充满了惰性气体及少量水银,管壁上涂有荧光粉,当管内产生弧光放电时,水银变成蒸气，幅射出大量的紫外线,管壁上的荧光粉在紫外线的激发下,幅射出接近日光的光线。日光灯管产生弧光放电的条件：一是灯丝要预热并发射热电子，二是灯管两端需要加一个较高电压,使管内气体被击穿放电,通常日光灯管本身不能直接在220V电源上使用。

镇流器：镇流器是一个带铁芯的电感线圈，结构有单线圈式和双线圈式,以单线圈式应用较广。它的作用是和启辉器结合起来，给灯管提供一个高电压，使灯管内的气体被击穿

放电，工作时灯管电流。

启辉器:启辉器有两个电极，一个是双金属片,另一个是固定片，二极之间有一个小容量的电容器。一定数值的电压加在启辉器两端时,启辉器产生辉光放电,双金属片因放电而受热伸直，并与静片接触，而后启辉器因动片与静片接触，放电停止,冷却且自动分开。它的作用是通过辉光放电使电路产生突然断合,使镇流器两端产生瞬时高压。

日光灯的特点:日光灯与白炽灯相比,具有如下优点:

１、比白炽灯省电。因为日光灯的发光效率高，可达６５流/瓦以上。而６0瓦的钨丝白炽灯的发光效率只有10~１3流/瓦。一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于7５瓦白炽灯的亮度，所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低。

2、日光灯的发光颜色比白炽灯更接近日光，光色好，且发光柔和,相对于白炽灯来说更有利于人们的眼睛健康。

3、寿命长。日光灯寿命较长,一般有效寿命是3000小时。

启启启启启启S启启220VL启启启

(A)

3单根导线启辉器座65124电源镇流器

（Ｂ)

图1荧光灯的控制电路

五、电工实习步骤:

1. 把两个灯座固定在灯架左右两侧的适当位置(以管灯长度为标准),再把启辉器座安装在灯架上。

2．用单导线(花先或塑料软线）连接灯座大脚上的接线柱3，启辉器座的另一个接线柱5和灯座接线柱１;将镇流器的任一根引出线与灯座的接线柱4相连接，;将电源线的中性线与灯座的接线柱2连接，通过开关的相线与镇流器的另一根引线连接,如图1所示

3．将启辉器装入启辉器座中;把灯管装在灯座上,要求接触良好。为了防止灯座松动时灯管脱落，可用白线把荧光灯绑扎在灯架上,最后再把荧光灯悬挂在预定的地方。

4．电工实习总结，完成电工实习报告。

六、电工实习总结:

二、电动机的点动控制和直接起停控制的设计

一、电工实习题目：

单相异步电动机点动控制线路和直接起停控制线路

二、电工实习目的:

１.根据电动机名牌要求和电源电压，正确连接定子绕组;

2．掌握交流接触器、热继电器和按钮等几种常用控制电器的结构和使用方法；

3．理解单相异步电动机点动控制线路和直接起停控制线路的工作原理及各个环节的作用；

三、电工实习要求：

1．了解单相异步电动机名牌数据的意义。

2．了解单相异步电动机定子绕组首末端的判别方法。

3. 掌握常用控制电器的结构、用途和工作原理。

4． 理解单相异步电动机点动控制线路和直接起停控制线路的工作原理,理解自锁、点动的概念,以及短路保护、过载保护和零压保护的概念。

四、电工实习内容:

220VQFUFRSBCD1K1D2K2KMKMJx5624M

图2单相异步电动机点动控制线路

220VQFUFRSB2KMKMKMSB1D1K1D2K2Jx5624M

图3单相异步电动机直接起停控制线路

五、电工实习步骤：

1. 用万用表的电阻挡分出线合中四根端线，确定哪两根属于同一绕组，并确定两个绕组的头尾。并用万用表的电阻挡检查接触器、热继电器和按钮的触点通断状况是否良好。

2.在断电情况下，按图２接线。通常先用粗线接好主电路，然后再用细线接控制电路,并且按“先接串联电路,后接并联电路”的方法进行接线。要求在任以连接点上不超过两根导线，以保证接线的可靠、安全。

３．线路接好后，依次检查，在确认所接线正确无误，经教师检查认可后，便可合闸机进行控制操作。

4．先进行点动试验,接上KM自锁触点,按图3接线。再进行直接起动及停车试验。

5. 电工实习总结，完成电工实习报告。

六、电工实习总结:

＊*实习操作安排＊＊

1、地点:待定;

2、在实习基地中按班级分配操作台，人员操作顺序班级自行组织排序，原则上以学号为序。

3、未进实验室的同学自行安排到图书馆查阅电工实习相关资料（电气配电规则，安全用电规则，电器配电工具使用,电气控制原理，常用电气控制器件的原理及使用）。

４、学生需完成规定操作,按基地操作记录及完成状况记录评成绩；

5、完成操作的学生需完成约３000字的实习报告(要求：手写，A4白纸,图表绘制规则)

６、成绩评定方法按操作成绩预报告成绩两部分合成;

7、实习周结束的周五下午由各班统一收齐报告后送交办公室。

电子实习部分

实习基地规则：

1.进入实习基地后按指定的实验台就位,未经许可，不得擅自挪换仪器设备。

2．要爱护仪器设备及其它公物，凡违反操作规程，不听从教师指导而损坏者,按规定赔偿。

３．未经指导教师许可,不得做规定以外的实验项目。

4.要保持实习室的整洁和安静，不准大声喧哗,不准随地吐痰，不准乱丢纸屑及杂物。

5. 必须严格按设备操作书的要求去使用设备,注意人身及设备安全，不要盲目操作。

电子工艺基本常识及要求.

(一)安全用电常识和操作规程.

１．触电的分类.

<1＞单向触电:只接触零线或火线.

<2>双向触电:同时接触零线和火线或同时接触有电势差的两个电源．

<３>跨地触电:断头带电高压线触地的30米板境内有危险.若双脚接触点有电势差,则会产生电流. 安全措施: 单脚触地．

２.电流强度对人体的影响．

<1＞感应电流: 1mA. 30mA为工业安全用电上限.

<2>摆脱电流: 1０mA 高空与水面的安全电流为10毫安.

＜3>致命电流: 50mA 以上.

3.触电部位.

<１>中枢神经和心脏最危险. (从左手到前胸．)

<２>右手到脚其次．

＜3>再次是左手到右手.

＜４＞左脚到右脚的伤害相对较小.

4.电压对人体地影响.

<1>人体的安全电压为3６伏特.

<2>当电压很高而电阻又相对较小时,会导致电流升高.因此高压对人体对人体是有害的.

<３＞一般高压设备在250伏特以上,低压在２50伏特一下.

5.触电的急救措施.

＜１>迅速切断电源，救护者不能直接用手接触触电者的身体.

<2>就地用干燥的木棒,竹竿等绝缘物品拉开触电者身上的电源．

<3>救护者也可可站在干燥的木板上或是穿上不带钉子的鞋,用一只手去触电者的干燥衣角.

<4>若在高处处电,要防止脱离电源后从高处掉下造成摔伤．在这种情况下,如脱离电源停止了呼吸,可现在高处进行口对口的人工呼吸.一边准备绳索,将触电者迅速放到地面上进心抢救.

６．稳压电源.（ 220Ｖ--－-1１０Ｖ )

7. 安全用电操作规程.

<1＞在使用电烙铁等发热电气时,必须配备铁支架，防止烫坏设备及发生火灾.

<2＞不得带负载合闸，必须在电设备关机状态下合闸.

＜3>不得用湿手接触开关,插座，灯头,刀闸，等电器设备． 更不要用湿布去擦拭和用水冲洗电气设备.

<4＞发现有人触电,应立即切断电源,用二氧化碳或四氯化碳灭火器灭火.不可用泡沫灭火器或水进行灭火.

<８>离开工作台,必须切断工作位电源.下半时,应切断总电源.

<９>使用台灯，更换螺口灯泡时不要触及金属部分，并切断电源.

（二）.常用工具(电烙铁.）

1.电烙铁的分类.

<1＞按加热的方式分类: 直热式. 感应式.

＜2＞按功能分类: 单用式，两用式.调温式,恒温式.

<３>按功率分类: 20W ,30W ........500Ｗ.．.．....

注:最常用的是单一焊接使用的直热式，分为内热和外热式.

2.合理的选用:选用恒温式的烙铁比较理想,在工作中应根据实际情况进行选择.

(三)．电子工艺.

1.电子元器件是在电路中具有的电气功能的基本单位．如:电阻器，点容器，电感器,晶体管,集成电路和开关,插件等．．.都是电子设备中必不可少的基本材料.

2.电子元器件分类:有源器件和无源器件． 有源器件工作时,器输出不仅依靠输入信号,还要依靠电源,她在电路中期能量转换作用. ＥX：晶体管集成电路,无源器件一般又分:耗能元件和储能元件和结构元件三种.电阻事是耗能元件.

3.通常称有源器件为\"器件＂.称无源器件为\"元件\".

４．电子元器件的命名法：指标法,文字符号法,色标法.

5.电子产品常用工具:

＜1>钳子：桃口钳,平口钳,尖嘴钳.

<2>改锥：无感改锥，试点笔改锥,自动螺钉旋具.

<3>小工具：镊子，小刀,锥子,集成电路起拔器.

＜４>焊接工具:电烙铁.

6.电子产品工艺文件的分类:基本工艺文件,制导技术的工艺文件,统计汇编资料和管理工艺文件.

7.电子有源器件的规格参数:温度系数,噪声电动势和噪声系数,高频特性,机械强度和可焊性，可靠性和失效性,及其他参数.

焊接工艺

一、焊接必须具备的条件.

１. 焊件必须具有良好的可焊性．不是所有的金属都就有良好的可焊性，焊接时,由于高温是焊件的表面产生氧化膜,影响焊件的可焊性,为了提高焊件的可焊性，一般采用表面镀锡,镀银等措施来防御表面的氧化。

2.为了使焊件和焊锡之间有良好的接触,焊件表面必须保持清洁.在焊接前必须把氧化

膜清除干净，否则将无法保证焊接质量。

3．要使用合适的助焊剂.不同的焊接工艺应使用不同的助焊剂.在焊接电子线路板等精密电子产品的时候，卫士焊接可靠稳定,通常采用松香助焊剂.一般使用酒精将松香溶解成松香水使用.

4.焊件加热到适当的温度.需要强调的是,需要强调的是，不但焊锡要加热到熔化,而且应当同时将焊件加热到能够熔化焊锡的温度.

二、焊接前的准备.

1.镀锡.

为了提高焊接的质量和速度,避免虚焊等缺陷,应在焊接以前对焊接表面进行可焊性处理---镀锡.在电子元器件的待焊面(引线或其他需要焊接的地方)镀上焊锡,是焊接前一道十分重要的工序.镀锡,实际就是液态焊锡对被焊金属表面的浸润，形成一层既不同于被焊金属又不同焊锡的结合层． 由结合层将焊剂与待焊金属这两种性能成分都不相同的材料牢固连接起来.

镀锡的工艺:

<１>待焊面应该清洁.对情节后的元件引线涂抹助焊剂（酒精松香水).对容易氧化的引线还要进行镀锡．

<2>温度要够. 被焊金属表面的温度，应该接近焊锡熔化时的温度,才能于焊锡形成良好的结合层. 要根据焊件的大小,使用相应的焊接工具,供给足够的热量. 由于元器件所承受的温度不能太高,所以必须掌握恰到好处的加热时间．

<3>使用有效的助焊剂.-----－-酒精松香溶液.

三、焊接操作的基本步骤.

<1＞准备焊接:左手拿焊丝,右手握烙铁.要求烙铁头保持清洁,无焊渣等氧化物，并在表面镀又一层焊锡.

＜2＞加热焊件:将烙铁头靠在两焊件的连接处,加热整个焊件全体,时间大约1-2秒钟. 要注意烙铁头同时接触焊盘和元件的引线.

＜3>送入焊丝:哈年的含件表面加热到一定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触焊件.

<4>移开焊丝:当焊丝熔化一定量后，立即向左上四十五度方向移开焊丝．

３.焊接手法的具体实施.

＜1>保持烙铁头的清洁.

<2>靠增加接触面积来加快传热.

<3＞加热要靠焊锡桥.

＜4>烙铁的撤离要即使,而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关.

＜5>在焊锡固定以前不能移动,否则极易产生虚焊．

<6>焊锡用量要适中.

<7>焊剂用量要适中.

<8>不要把烙铁头作为运载焊剂的工具.

4．对焊接的要求.

<1＞可靠的电气连接.

<２>足够的机械强度．

<3>光洁整齐的外观.

1)形状为近似圆锥而且表面微微凹陷．

2)焊件的连接面呈半弓形凹面.焊件与焊料交界处平滑，接触脚尽可能小．

3）表面光泽且平滑.

4)无裂纹,针孔.

四、具体焊接

1、元器件的焊接练习

操作:每人拿一部分电阻在废电路板上练习焊接

可能出现的问题：

(１) 加热时间过长,造成焊点外观变差，焊盘脱落

(２) 加热时间不过造成焊锡没有完全熔化

(3） 焊锡过多造成焊点不美观,焊接质量不好

(4) 焊锡过少,造成虚焊

解决方法：经过多次练习后，焊接技术基本熟练,焊接手法也趋于规范,焊点质量逐渐变好

2、导线的焊接

方式：搭焊、直焊、勾焊、平焊

数量：各练习三次

出现的问题:由于技术不熟练,平焊是往往焊锡太多。

解决方法：多次练习后,能把握焊锡量的多少。

电子元器件的识别与检测

1．电阻

(１)按电阻上的色标读出电阻的阻值.

(2)用万用表测量电阻的\"阻值\并与读数加以比较.

２．电位器

(１)看\"标称值\"．

(２）用万用表测量电位器的阻值，要求阻值必须连续变化.

3.电容 :

(1)用三用表测量电容电阻．其中,磁片电容的电阻必须为无穷大。电解电容的电阻要求在兆欧以上.

(2)电容管脚较短的一端是负极.

4.二极管:

（1)用万用表测量单向导通电压（硅管：0.7V,锗管:0.２V)．

(2）看二极管是光标有彩色圆圈(蓝／白/黑)的一端是负极.

5.三级管:

(1)用万用表HFE档测量电压放大系数．.

（2)管脚顺时针方向依次为:EＢC/ＢCＥ.

6.ＬEＤ发光二极管:

用万用表测量到同电压(1.6V），而且二极管亮灯.

７.集成电路IC.

用专门的仪器进行测量.

8．耳机插座.

(１)未插入耳机时，1．2/3.4管脚分组相互导通.．

(２)插入耳机时,１．２.３.4.管脚互不导通.．

(六).有关色标法的识别.

1.色环:通常用于标注电阻的阻值.

棕红橙黄绿、蓝紫灰白黑。1、2、----、9、0。

2．背景颜色:通常用背景颜色来区别种类.

(１)浅色(浅绿色，浅蓝色,浅棕色．）表示碳膜电阻.

(2)红色.表示金属膜或使金属氧化膜电阻．色标识别对招标．

一、目的:

1.利用所学过的基础知识,通过本次电子实习培养解决实际问题的能力；

２．巩固本课程所学的理论知识和实验技能;

3.掌握常用电子电路的一般设计方法,提高设计能力和实验、动手能力，为今后从事电子电路的设计、研制电子产品打下基础。

二、题目:

本次电子实习,为了开展因材施教和多层教学，给出四个题目可供选择：

1. 金属探测仪的设计;

2． 基于编码方式的红外探测仪的设计；

3. 脉宽调制式直流电机驱动器的设计;

4. 超声波测距仪的设计。

一、金属探测仪的设计

一、电子实习题目

金属探测仪的设计

二、电子实习目的

1.进一步了解什么是自激振荡、产生正弦波自激振荡的条件、正弦波振荡电路的组成和判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤;

2.了解正弦波电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中产生的自激振荡的区别；

３.掌握正弦波振荡电路中为什么必须要有选频网络;

４．重点掌握电感反馈式振荡电路的工作原理;

５.掌握进行模拟电子电路功能原理设计的技术；

6．掌握实用工程电子电路的完整设计过程；

7.认识相关电子元件，器件，掌握电子元件，器件的电气性能;

8．了解所用器件特性及性能的运用，掌握经典焊接技术，基本元器件制作技术及电子线路板的综合调试技术。

三、电子实习要求:

1．根据相关的教材内容及教师推荐的有关参考资料，设计出金属探测器的原理图,要求能测出某区域是否有金属，如有给出相应的声光提示；

2.用万能板焊接实体电路;

３.调试电路并分析存在的问题,提出解决的方法。

四、电子实习内容:

在此电路中，LC正弦波振荡电路工作在临界状态，产生一定频率正弦波，当无金属靠近电感时，LC正弦波振荡电路正常工作，无声光提示;当有金属靠近电感时，破坏LC正弦波振荡电路振荡条件，无正弦波输出,发出声光提示。

分析以下问题:

１．产生正弦波振荡的条件是什么?

2．电路中非门的作用？

3.为什么无金属靠近电感时，无声光提示。

VCCL1D1R2330KR8103R585.1M7R65.1M62R71KC1391C2391C3103R1680KR310KC410455539014C5102R4 103C6104C71031

五、电子实习步骤:

１． 查阅和学习相关科技文献，熟悉电感反馈式振荡电路工作原理及其应用场合；

2． 运用模拟电子技术课程中学习的波形的发生的知识，并且依据产品的设计思想，设计出可靠性高，性价比高的金属探测器;

3. 查元器件手册,设计金属探测器电路原理图；

4.焊接电路板，进行电路调试。

5.电子实习总结，完成电子实习报告。

六、电子实习总结:

二、基于编码方式的红外探测仪的设计

一、电子实习题目

基于编码方式的红外探测仪的设计

二、电子实习目的

1．了解电压比较器电路与放大电路的区别；

２．了解电压比较器的种类;

3．掌握集成运放在电压比较器电路中和运算电路中的工作状态;

４.重点掌握如何判断电路中集成运放的工作状态；

5．掌握进行模拟电子电路功能原理设计的技术;

６．掌握实用工程电子电路的完整设计过程;

7．认识相关电子元件，器件,掌握电子元件,器件的电气性能；

８.了解所用器件特性及性能的运用,掌握经典焊接技术，基本元器件制作技术及电子线路板的综合调试技术。

三、电子实习要求:

１.根据相关的教材内容及教师推荐的有关参考资料,设计出红外探测器的原理图，要求能区别黑、白两种颜色；

2.掌握基本焊接技能；

4．组装焊接实体电路;

５.调试电路并分析存在的问题,提出解决的方法。

四、电子实习内容:

红外线是波长在７50nm至1mm之间的电磁波,它的频率高于微波而低于可见光，是一种人用肉眼看不到的光。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在 ０.７5ｕm 至 25um 之间。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式,红外线方式的最大优点是不受无线电干扰，而且它的使用不受国家无线管理委员会。红外数据协会（IRDＡ）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在85０ 至９00nm 之内。

本设计使用的是一体式红外传感器；一体式红外传感器为直射式红外传感器,发射头与接收头分开,发射头的的发射具有一定的角度范围,且有效距离最少为3米。另外还有一种红外传感器为接近式红外传感器，接近式红外传感器为反射式的传感器，有效距离为5厘米之内,当超过5 厘米的时候就认为是检测到了边缘。

接近式红外线传感器

一体式红外传感器

白色的为红外线发射头，黑色的为接收头。

红外探测仪原理：

光电信号从发射电路到信号输出信号流程如下图：

启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启 红外光的产生和提取分别采用脉冲调制和同步解调技术。脉冲调制光与直流光相比，一方面增强了抵御环境杂散光和电干扰的能力,另一方面由于发光管工作于脉冲状态,其寿命相对延长。本系统在设计上采用脉冲调制、同步解调,使红外发光管一段时间发射信号,一段时间关断信号。即发出脉冲形式红外光,另外,自锁电子开关设计使红外接收管也只在红外发光管发射脉冲信号期间接通工作,大大降低了误动作。发光和接收在时间上保持同步，因而只有红外发光管发出的光才会被检测出来,外界杂散光则全被屏除在外。从而使该控制系统的抗干扰能力大大提高,弥补了传统检测系统的缺陷，这是本系统在设计上的优点。 另外,使用脉冲光源大大降低了红外发光管的功耗＄延长了其使用寿命。

1) 信号发生与红外发射电路:

在发射电路中使用了一片高速CMOS 型四重二输入“与非”门７4HＣ00。其中“与非”门３、4 组成载波振荡器，振荡频率f0调在３８ｋHz 左右;“与非”门1、2 组成低频振荡器，振荡频率f１不必精确调整。f1对f０进行调制,所以从“与非”门4 输出的波形是

断续的载波，这也是经红外发光二极管传送的波形。几个关键点的波形如图所示，图中Ｂ′波形是A 点不加调制波形而直接接高电平时Ｂ 点输出的波形。由可以看出,当A 点波形为高电平时，红外发光二极管发射载波;当A 点波形为低电平时，红外发光二极管不发射载波。这一停一发的频率就是低频振荡器频率f１。

红外线发射电路

红外线发射频率图

2) 红外接收电路与电子自锁电路：

当未检测到黑色轨迹时,红外发射管发出的脉冲光被接收管接收，在电容C1上产生负极性的光敏电压，此电压与电容Ｃ１两端的电压大小相等方向相反，没有信号经过电容C2。当检测到黑色轨迹时,接收管接收到的红外光强度发生变化,从而有信号经过电容Ｃ2进入后继信号处理单元。接收管输出的电信号很微弱，因而经过电容C2的电信号非常小，需经解调后再进行放大。电路原理图如图,所示,红外接收管输出的信号向后级电路的传送由电子自锁开关控制,由前级电路得到的方波,经过三极管Ｖ3， 进行相应的处理,当输入方波为高电平时,三极管V３导通,使得电容C13右侧电位高于左侧,从而使前面得到的信号无法向后传送。当输入方波为低电平时，三极管Ｖ3截止，接收管把接收到的光信号转变为电信号，此

时的电信号可以直接向后继电路行进。

3)信号处理电路:

系统采用低功耗、高增益、内部有频率补偿的四运放集成芯片LM３2４。电路原理图如图所示。当未检测到黑线时，电路中只有直流信号，无法通过电容C9，当有检测到黑线时,接收电路输出突变的电信号，通过电容C9向后继电路传送,经三极管V4进行初步放大,然后再送到由LM324组成的放大电路进行二次放大。

最后，给出信号输出,可以做为驱动电路的输出,也可作为单片机的输入信号进行处理。

五、电子实习步骤:

1. 查阅和学习相关科技文献,熟悉电压比较器电路工作原理及其应用场合;

2. 运用模拟电子技术课程中学习的波形的发生和信号的转换知识，并且依据产品的设

计思想,设计出可靠性高,性价比高的红外探测器;

3. 查元器件手册，设计红外探测器电路原理图;

４.用pｒoｔel9９原理图绘制原理图和ＰCB板图;

5. 焊接电路板,进行电路调试。

6.课程设计总结，完成课程设计报告。

六、电子实习总结:

三、脉宽调制式直流电机驱动器的设计

一、电子实习题目:

脉宽调制式直流电机驱动器的设计

二、电子实习目的：

1.掌握功率放大电路的特点和功率放大电路组成及其分析方法;

2.了解为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路;

3.进一步了解什么是晶体管甲类、乙类和甲乙类工作状态;

４．熟悉桥式推挽功率放大电路(ＢTL电路)的结构与工作原理;

5．掌握进行模拟电子电路功能原理设计的技术;

6.掌握实用工程电子电路的完整设计过程;

７.认识相关电子元件，器件,掌握电子元件,器件的电气性能;

8．了解所用器件特性及性能的运用,掌握经典焊接技术，基本元器件制作技术及电子线路板的综合调试技术。

三、电子实习要求:

1.根据相关的教材内容及教师推荐的有关参考资料，设计出直流电机驱动器的原理图,要求能驱动直流电机正反转;

2．调试电路并分析存在的问题,提出解决的方法。

四、电子实习内容:

1．用BTL电路来实现电机的驱动:

当EN=0时,Q2、Q4、Q6、Q8导通,UA=ＵＢ=0，D5、D6均不发光;

当EN=1时:

(1） IN1＝IＮ2=0时,同ＥN=0；

（2） ＩＮ1=IN2=1时，Q1、Q3、Q5、Q７导通，UA=UB＝VＣＣ，D5、D６均不发光;

(3) IN1=１，IＮ2＝0时，Ｑ1、Q3、Q6、Q8导通，UＡ＝VCC，UＢ＝０,D5发光,D6不发光；

(4) ＩＮ1＝0，IＮ2＝１时,Q2、Ｑ4、Q5、Q７导通，UA=0，UB=VCＣ,D5不发光，D6发光。

因而,若在A、B之间接入直流电机，当满足EN=1,ＩＮ1=1,IN２=0,与EN＝1,IN１=０,ＩＮ2=1，这两种情况时，就实现了电机的正反转,达到了设计的要求。

OUT1OUT26V动力电源OUT3OUT4IN1IN2ENAIN4IN3ENB

用BTＬ电路来实现电机驱动的驱动电路

PWM启启启启51启启启PWM启启启启PWM启启启启PWM启启启启1N1启1N2启启1N3启1N4启启启启启 实际应用电路

五、电子实习步骤:

１. 查阅和学习相关科技文献,熟悉BTL电路工作原理及其应用场合;

２. 运用模拟电子技术课程中学习的功率放大电路知识，并且依据产品的设计思想,设

计出可靠性高，性价比高的直流电机驱动器；

3. 查元器件手册,设计直流电机驱动器电路原理图；

４．焊接电路板,进行电路调试。

5．电子实习总结，完成电子实习报告。

六、电子实习总结:

四、超声波测距仪的设计

一、电子实习题目

超声波测距仪的设计

二、电子实习目的

1．进一步了解单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器;

2.了解集成５5５定时器及其应用(如过压越限报警、音频振荡器、时序发生和变换等)；

3．掌握用５55定时器构成多谐振荡器;

４.重点掌握用５55定时器构成多谐振荡器的电路组成、工作原理和振荡波形及其参数计算;

５.掌握进行模拟电子电路功能原理设计的技术；

6．掌握实用工程电子电路的完整设计过程；

7．认识相关电子元件，器件,掌握电子元件，器件的电气性能;

8．了解所用器件特性及性能的运用，掌握经典焊接技术,基本元器件制作技术及电子线路板的综合调试技术。

三、电子实习要求：

1.根据相关的教材内容及有关参考资料，设计出超声波发送、接收器的原理图,要求能判断出超声波探头前方是否有障碍物，如有给出相应的声光提示；

2．组装焊接实体电路;

3.调试电路并分析存在的问题,提出解决的方法。

四、电子实习内容:

超声波是由机械振动产生的，可以在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比,如电磁的或光学的方法，它不受光

线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛的应用。特别是应用于空气测距,由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高

的分辨力，因而其准确度也较其它方法高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。利用超声波传感器检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器,超声波传感器的外形和内部结构如图所示。

超声波内部结构图

超声波传感器外形及符号

由图可见,超声波传感器是由压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、金属网络等构成。其中,压电陶瓷晶片是超声波传感器的核心，锥形发射喇叭主要是使发射与接收超声波的能量集中，并使传感器有一定的辐射角；金属网格则起到保护作用,但不影响超声波的发射与接收。常用的超声波传感器,其中心频率约为4０ＫHz。

压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率,即中心频率f０。为超声波传感器的等效电路如下图。图中,Ｃ 为静电电容，R 为陶瓷材料介电损耗并联电阻，Cｍ 和Lm为机械共振回路的电容和电感，Ｒm 为损耗串联电阻。超声波传感器的中心频率f0 由上述元器件的参数决定。发射或接收超声波时,要使电路参数与中心频率一致,以保证超声波传感器较高灵敏度。当所用压电材料不变时,改变压电陶瓷芯片的几何尺寸,就可方便地改变其固有频率。利用这一特性可制成各种频率的超声波传感器。

超声波探头等效电路

压电式超声波发生器工作原理是：它是借助压电晶体的谐振来工作的，即陶瓷的压电效应。超声波传感器有两块压电晶片和一块共振板。当它的两电极加脉冲信号(触发脉冲)，若其频率等于晶片的固有频率时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波。相反，电极间未加电压，则当共振板接收

到回波信号时,将压迫两片电晶片振动,从而将机械能转换为电信号,此时的传感器就成了超声波接收器。

启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启启51启启启7279启启启启 超声波测距仪结构框图

１）超声波发射电路

由两块5５５集成电路组成。IＣ1（５55)组成超声波脉冲信号发生器，工作周期计算公式如下,实际电路中由于元器件等误差,会有一些差别。

条件: RＡ ＝9．1MΩ、 RB=150KΩ、 Ｃ=0．01μF

TＬ = ０.６9 x RB x C ＝ 0.6９ x 15０ x 103 x 0.0１ x １0-６ ＝ １ mｓec

TＨ ＝ ０.69 x (RA ＋ RB） x C = 0.69 ｘ 9250 ｘ 10３ x ０.０1 x 1０－６ = msec

IC2组成超声波载波信号发生器。由IC1输出的脉冲信号控制,输出１ms频率40ｋHz，占空比50％的脉冲,停止６４ms。计算公式如下：

条件: RＡ ＝1.5KΩ、 ＲB＝15ＫΩ、 Ｃ=1０0０pF

ＴL = ０．６９ ｘ RB x C = 0．69 ｘ 1５ ｘ 1０3 x １00０ ｘ c

TH = ０.6９ x (RA + RB） x C = 0.６9 x 16．5 x 1０3 ｘ １０00 = 11μsec

f ＝ 1/(ＴL + TＨ) = 1/((10.35 + １1.39) ｘ 1０-6) = 46．0 ＫHｚIＣ3（CD4０６９）组成超声波发射头驱动电路。

10-12 = 10-1

10μsｅｘ２

IC１(555）超声波脉冲信号发生器out输出同时做为51单片机中断控制信号输入。

2）超声波接收电路

超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。反射回来的超声波信号经IＣ4的２级放大100０倍(60dB）,第1级放大100倍(40dＢ）,第２级放大10倍（20ｄＢ)。 由

于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电,为保证其可靠工作,这里用R10和R11进行分压,这时在IＣ4的同相端有4.5V的中点电压,这样可以保证放大的交流信号的质量,不至于产生信号失真。

C9、Ｄ1、Ｄ2、Ｃ１０组成的倍压检波电路取出反射回来的检测脉冲信号送至IC5进行处理。ＩC5、IC６、IC7、IC8、IC9组成信号比较、测量、计数和显示电路，即比较和测量从发出的检测脉冲和该脉冲被反射回来的时间差。它是超声波测距电路的核心，下面分析其工作原理。

由Ra、Rb、ＩＣ5组成信号比较器。其中

Vrf = (Rｂ ｘ Vcｃ)/(Ra + Rｂ）=(4７KΩ ｘ ９V）/(１ＭΩ ＋ 47KΩ） = ０．４V

所以当A点(IＣ５的反相端）过来的脉冲信号电压高于0.4V时,B点电压将由高电平\"１\"到低电平\"0\"。同时注意到在IＣ5的同相端接有电容C11和二极管D3，这是用来防止误检测而设置的。在实际测量时,在测距仪的周围会有部分发出的超声波直接进入接收头而形成误检测。为避免这种情况发生，这里用Ｄ3直接引入检测脉冲来适当提高IＣ5比较器的门限转换电压,并且这个电压由C11保持一段时间，这样在超声波发射器发出检测脉冲时,由于Ｄ3的作用使IＣ5的门限转换电压也随之被提高,并且由于C1１的放电保持作用，可防止这时由于检测脉冲自身的干扰而形成的误检测。由以上可知,当测量距离小到一定程度时,由于D3及C11的防误检测作用,其近距离测量会受到影响。图示参数的最小测量距离在40cm左右。减小C1１的容量,在环境温度为20 时可做到３０ｃm测量最短距离。此时其放电时间为1.75ms。

将此时的脉冲输出做为单片机的中断控制信号输入,与ＩC1输出同步进行,通过程序计算就可计算出实际探测距离，经72７9显示模块给出距离值。

另，如不通过单片机控制也可用计数器来实现。

五、电子实习步骤：

1. 查阅和学习相关科技文献,熟悉用555定时器构成多谐振荡器的电路组成、工作原理和振荡波形及其参数计算；

2. 运用数字电子技术课程中学习的脉冲波形的产生与整形的知识，并且依据产品的设计思想,设计出可靠性高,性价比高的超声波发送、接收器;

3. 查元器件手册，设计超声波发送、接收器电路原理图；

4. 焊接电路板,进行电路调试。

5.电子实习总结，完成电子实习报告。

六、电子实习总结: